【物理】山东省青岛市黄岛区2019-2020学年高二上学期期中考试试题（解析版）

【物理】山东省青岛市黄岛区2019-2020学年高二上学期期中考试试题（解析版）

‎2019—2020学年度第一学期期中学业水平检测 高二物理试题 2019.11‎ 一、选择题 ‎1.关于动量，下列说法中正确的是（ ）‎ A. 做匀速圆周运动的物体，动量不变．‎ B. 做匀变速直线运动的物体，它的动量一定在改变．‎ C. 物体的动量变化，动能也一定变化．‎ D. 甲物体动量p1=‎5kg · m/s，乙物体动量p2= ‎-10kg · m/s，所以p1> p2‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A.动量是矢量，匀速圆周运动的物体的速度方向时刻在变化，故动量时刻在变化，A错误；‎ B.匀变速直线运动的物体的速度大小时刻在变化，所以动量一定在变化，B正确；‎ C.速度方向变化，但大小不变，则动量变化，而动能不变，C错误；‎ D.动量的负号只表示方向，不参与大小的比较，故，D错误．‎ 故选B ‎2.关于磁感应强度，下列正确的说法是（ ）‎ A. 根据B =，磁场中某点的磁感应强度B与F成正比，与IL成反比 B. 磁感应强度B是矢量，方向与F的方向相同 C. 磁感应强度B是矢量，方向与通过该点的磁感线的切线方向相同 D. 通电导线在磁场中某点不受磁场力作用，则该点的磁感强度一定为零 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．磁感应强度B的定义式为，采用的是比值定义法，则知B与F、IL均无关，故A错误；‎ B．B的方向与F的方向是垂直关系，故B错误；‎ C．磁感应强度的方向可以用磁感线的切线方向形象表示，即磁感应强度的方向与通过该点的磁感线的切线方向相同，故C正确；‎ D．电流在磁场中某点不受磁场力作用，可能是电流的方向与磁场的方向垂直，但该点的磁感强度不一定为零，故D错误。‎ 故选C。‎ ‎3.如图，PQS 是固定于竖直平面内的光滑的四分之一圆周轨道，圆心O在S的正上方，在O和P两点各有一质量为m的小物块a和b，从同一时刻开始，a自由下落，b沿 圆弧下滑。下列说法正确的是（ ）‎ A. a与b同时到达S，它们在S 点的动量相同 B. a比b先到达S，它们在S 点的动量不同 C. b比a先到达S，它们在S点的动量不同 D. a比b先到达S，它们从各自起点到S点的动量的变化相同 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】在物体下落的过程中，只有重力对物体做功，故机械能守恒，有 解得 所以在相同的高度，两物体的速度大小相同，即速率相同。由于a的路程小于b的路程。故ta＜tb，即a比b先到达s。又到达s点时a的速度竖直向下，而b的速度水平向左。故两物体的动量大小相等，方向不相同，初动量相同，末动量不同，动量的变化不同，故B正确，ACD错误。‎ 故选B。‎ ‎4.2017年4月，我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接，对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道（可视为圆轨道）运行．与天宫二号单独运行时相比，组合体运行的： （ ）‎ A. 周期变大 B. 速率变大 ‎ C. 动能变大 D. 向心加速度变大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】对于绕地球运行的航天器，地球对它的外有引力提供向心力，则，由公式可知，半径不变，周期不变，速率不变，向心加速度不变．由于质量增加，所以动能增大，故C正确，ABD错误．‎ ‎5.如图，由导线做成的直角等腰三角形框架 abc，放在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，框 架平面与磁感线平行。导线中通有稳恒电流 I 时，ab、bc、ca 各边受到的安培力大小 分别为 F1、F2、F3，则下列说法正确的是（ ）‎ A. F1= F2 B. F3= F1 C. F2=F3 D. F1= F3‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】ab与磁场的方向垂直，受到的安培力F1=BIL，方向垂直于纸面向外，‎ ac的方向与磁场的方向不垂直，其有效长度为L，与ab的长度相等，所以受到的安培力为F3=BIL，方向垂直于纸面向里，‎ bc与磁场平衡，不受安培力，故F2=0，故ABC错误，D正确。故选D。‎ ‎6.如图，电流天平是一种测量磁场力的装置。两相距很近的通电平行线圈Ⅰ和Ⅱ，线圈Ⅰ固 定，线圈Ⅱ置于天平托盘上。当两线圈均无电流通过时，天平示数恰好为零。下列说 法正确的是（ ）‎ A. 若两线圈电流方向相反，则天平示数为负 B. 若两线圈电流方向相同，则天平示数为负 C. 若只有线圈Ⅰ通恒定电流，则天平示数为负 D. 线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力是一对相互作用力 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．当天平示数为负时，说明两线圈相互吸引，两线圈电流方向相同，当天平示数为正时，说明两线圈相互排斥，两线圈电流方向相反，故A错误，B正确；‎ C．只有线圈I通恒定电流，两线圈不会存在相互作用，天平示数为零，故C错误；‎ D．线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力不是一对相互作用力，它们作用在一个物体上，故D错误。故选B。‎ ‎7.随着科幻电影《流浪地球》的热映，“引力弹弓效应”进入了公众的视野．“引力弹弓效应”是指在太空运动的探测器，借助行星的引力来改变自己的速度．为了分析这个过程，可以提出以下两种模式：探测器分别从行星运动的反方向或同方向接近行星，分别因相互作用改变了速度．如图所示，以太阳为参考系，设行星运动的速度为，探测器的初速度大小为v0，在图示的两种情况下，探测器在远离行星后速度大小分别为v1和v2.探测器和行星虽然没有发生直接的碰撞，但是在行星的运动方向上，其运动规律可以与两个质量不同的钢球在同一条直线上发生的弹性碰撞规律作类比．那么下列判断中正确的是 A. v1> v0 B. v1= v‎0 ‎C. v2> v0 D. v2=v0‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】设探测器的质量为m，行星的质量为M，探测器和行星发生弹性碰撞.‎ A、B、对于模型一：设向左为正，由动量守恒定律：，由能量守恒，联立解得探测器碰后的速度，因，则，故A正确，B错误.‎ C、D、对于模型二：设向左为正，由动量守恒定律：，由能量守恒，联立解得探测器碰后的速度 ‎，因，则；故C、D均错误.故选A.‎ ‎8.如图，质量为‎200kg的小船在静止水面上以‎3m/s的速率向右匀速行驶，一质量为‎50kg的 救生员站在船尾，相对小船静止。若救生员以相对船 以‎6m/s的速率水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为（ ）‎ A. 4. ‎‎2‎m/s B. ‎3m/s C. ‎2.5m/s D. ‎2.25m/s ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】人在跃出的过程中船人组成的系统水平方向外力之和为零，动量守恒，规定向右为正方向，由动量守恒定律得（M+m）v0=Mv′—mv 代入数据解得 v′=‎4.2m/s 故A正确，BCD错误。故选A ‎9.汽车安全性能是当今衡量汽车品质的重要指标，也是未来汽车发展的三大主题（安全、节能、环保）之一，实车碰撞试验是综合评价汽车安全性能最有效的方法，也是各国政府检验汽车安全性能的强制手段之一．试验时让汽车载着模拟乘员以‎48.3km/h的国际标准碰撞速度驶向质量为80t的国际标准碰撞试验台．由于障碍物是固定的，所以撞击使汽车的动量一下子变到0，其冲击力相当于以‎100km/h左右的速度撞向非固定物体，对该试验的下列分析，正确的是（ ）‎ A. 汽车前面 发动机仓用料越坚硬、发动机仓越坚固，进行碰撞试验时模拟乘员受到的伤害就越小 B. 汽车发生碰撞时，弹出的安全气囊可增加模拟乘员与车接触的时间从而起到缓冲作用，减小模拟乘员受到的撞击力 C. 相对汽车撞击固定的物体（如墙体）而言，汽车撞击非固定的物体较安全一些 D. 如果不系安全带，快速膨开的气囊可能会对模拟乘员造成巨大伤害 ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 汽车前面的发动机仓用料越坚硬、发动机仓越坚固，进行碰撞试验时与障碍物碰撞的时间越短，根据动量定理可知F∆t=m∆v，则F越大，即模拟乘员受到的伤害就越大，选项A错误；‎ B. 汽车发生碰撞时，在人动量变化相同的情况下，弹出的安全气囊可增加模拟乘员与车接触的时间，根据动量定理F∆t=m∆v可知，从而起到缓冲作用，减小模拟乘员受到的撞击力，选项B正确.‎ C. 相对汽车撞击固定的物体（如墙体）而言，汽车撞击非固定的物体时，作用的时间较长，则作用力较小，驾驶员就较安全一些，选项C正确；‎ D. 如果不系安全带，快速膨开的气囊可能会对模拟乘员造成巨大伤害，选项D正确.‎ ‎10.关于自由落体运动，以下看法正确的是（　　）‎ A. 下落的第一秒和第二秒动量的变化相同 B. 下落的第一秒和第二秒动能的变化量相同 C. 下落的第一个H高度和第二个H高度的过程中动量的变化相同 D. 下落的第一个H高度和第二个H高度的过程中动能的变化量相同 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动，加速度为重力加速度，下落的第一秒和第二秒内动量变化：‎ 运动时间△t相等，则动量变化相同，故A正确；‎ B．根据位移时间公式：‎ 第一秒和第二秒内下落高度不等，根据动能定理可知动能变化量不等，故B错误；‎ C．下落的第一个H高度和第二个H高度，运动时间不等，根据动量定理可知：‎ 动量的变化不等，故C错误.‎ D．下落的第一个H高度和第二个H高度，重力做功相等，根据动能定理可知动能的变化量相同，故D正确；‎ ‎11.A、B 两个半径相同的天体各有一个卫星 a、b 环绕它们做匀速圆周运动，两个卫星的 质量相等，环绕周期之比为 4：1，A、B 各自表面重力加速度之比为 4：1（忽略天体的 自转），则（ ）‎ A. a、b 轨迹半径之比为 4：1 B. a、b 的动能之比为 1：1‎ C. A、B 密度之比为 4：1 D. a、b 所受向心力之比为 1：16‎ ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ ‎【详解】设天体半径为R，卫星轨道半径为r，两卫星分别绕两天体做匀速圆周运动是由万有引力提供向心力，有 解得 天体表面的重力等于万有引力，有 可得 A．由和可得轨道半径为 则a和b的轨道半径之比为 故A正确；‎ B．运行速度为 动能为 因卫星a、b的质量相等，A、B各自表面重力加速度之比为4：1，则可推得卫星a、b动能之比为1：1，故B正确；‎ C．天体AB的密度 则A、B密度之比为4：1，故C正确；‎ D．卫星a、b所受向心力为 向心力之比为1：4，故D错误。故选ABC。‎ ‎12.据报道：我国在规划深空探测工程，将在2020年7月发射火星探测器。如图为某着 陆器经过多次变轨后登陆火星的轨迹图，着陆器先在椭圆轨道1上运动，然后变轨到圆轨道2上运动，最后在椭圆轨道3上运动，a点是轨道1、2、3的交点，轨道上的a、b、c三点与火星中心在同一直线上，a、b两点分别是椭圆轨道3的远火星点和近火星点，且ab=2bc=‎2l，着陆器在轨道1上经过a点的速度为v1，在轨道2上经过a点的速度为v2，在轨道3上经过a点的速度为v3，下列说法正确的是（ ）‎ A. 着陆器在a点由轨道1进入轨道2需要点火加速 B. 着陆器在轨道2上的机械能比在轨道3上的机械能大（不计着陆器质量变化）‎ C. 着陆器在轨道3上经过a点的加速度可表示为 D. 着陆器在轨道2上由a点运动到c点的时间是它在轨道3上由a点运动到b点时间的 2.25倍 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．着陆器由轨道1进入轨道2做的是向心运动，需点火减速，使万有引力大于所需要的向心力，故A错误；‎ B．着陆器从轨道2运动到轨道3做向心运动，点火减速，机械能减小，故轨道2上的机械能大，故B正确；‎ C．根据万有引力定律和牛顿第二定律得 得 知着陆器在轨道3上经过a点的加速度与在轨道2上经过a点的加速度相等，着陆器在轨道2上做匀速圆周运动，通过a点的加速度 故C正确；‎ D．根据开普勒第三定律可知 其中，R3=l，则 故着陆器在轨道2上由a点运动到c点的时间是它在轨道3上由a点运动到b点时间的1.84倍，故D错误。‎ 故选BC。‎ 二、实验题 ‎13.如图为某实验小组验证动量守恒的实验装置示意图。‎ ‎(1)若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2；则m1_____ m2、r1_____ r2 (填“大于”、“等于”或者“小于”)；‎ ‎(2)为完成此实验，所提供的测量工具中必需的是_____（填下列对应的字母 ）。‎ A．刻度尺 B．游标卡尺 C．天平 D．弹簧秤 E．秒表 ‎【答案】 (1). 大于 等于 (2). AC ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1][2]在小球碰撞过程中，水平方向动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：m1v0=m1v1+m2v2‎ 假设碰撞为弹性的，则碰撞过程中机械能守恒 解得 则要碰后入射小球的速度v1＞0，即m1—m2＞0，m1＞m2，为了使两球发生正碰，两小球的半径相同，r1=r2。‎ ‎(2)[3]小球碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得 m1v0=m1v1+m2v2‎ 小球离开斜槽后做平抛运动，由于抛出点高度相等，小球做平抛运动的时间t相等，则有 m1v0t=m1v1t+m2v2t 则有 m1x0=m1x1+m2x2‎ 故实验需要测量：小球质量与小球做平抛运动的水平位移，测质量需要天平，测小球水平位移需要用刻度尺，故选AC。‎ ‎14.如图甲，在验证动量守恒定律实验时，小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A一下，使之做匀速运动。然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续匀速运动，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz，长木板右端下面垫放小木片用以平衡摩擦力。‎ ‎(1)若获得纸带如图乙所示，并测得各计数点间距（已标在图上）。A为运动起始的第一点，则应选_____ 段来计算 A 的碰前速度，应选_____段来计算A和B碰后的共同速度（填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”）。‎ ‎(2)已测得小车 A 的质量m1=‎0.60kg，小车B的质量为m2=‎0.40kg，由以上测量结果可得碰前系统总动量为________kg·m/s，碰后系统总动量为_____kg·m/s。（结果保留三位有效数字）‎ ‎(3)实验结论：_________；‎ ‎(4)若打点计时器的实际工作频率高于50Hz，而实验者仍按照50Hz的频率来分析， 你认为对实验结果__________ （填“有”或“无”）影响。‎ ‎【答案】(1). BC DE (2). 2.07 2.06 (3). 在误差允许的范围内，系统的动量守恒 (4). 无 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]推动小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，故BC段为匀速运动的阶段，故选BC计算碰前的速度；‎ ‎[2]碰撞过程是一个变速运动的过程，而A和B碰后的共同运动时做匀速直线运动，故在相同的时间内通过相同的位移，故应选DE段来计算碰后共同的速度。‎ ‎(2)[3]碰前系统的动量即A的动量，则有：‎ ‎[4]碰后的总动量 P2=m1vA+m2vB=(m1+m2)v2=‎ ‎(3)[5]由实验数据可知：在误差允许的范围内，小车A、B组成的系统碰撞前后总动量守恒。‎ ‎(4)[6]碰撞过程系统动量守恒，以向右正方向，由动量守恒定律得 m1v0═（m1+m2）v2‎ 即 整理得 m1BC=（m1+m2）DE 打点计时器的打点时间间隔T 不影响实验结果，打点计时器的实际工作频率高于50Hz，而实验者仍按照50Hz的频率来分析，对实验没有影响。‎ 三、计算题 ‎15.如图为我市某小区禁止随手抛物的宣传提醒牌。从提供的信息可知：一枚 ‎30g 的鸡蛋 从 25 楼(离地面行人 ‎64.8m 高)落下，能使行人当场死亡。若鸡蛋壳与行人的作用时间为4.0×10－4s，人的质量为 ‎50 kg，重力加速度g 取‎10 m/s2，求行人受到的平均冲击力的大小。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】假设鸡蛋到达地面行人时的速度为，鸡蛋从‎62.8m高处自由落体，由运动学公式得 对鸡蛋与安全帽撞击的过程，取向上为正方向。由动量定理 解得 ‎16.如图，两平行金属导轨间的距离 L=‎0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角 θ=37º， 在导轨所在平面内，分布着竖直向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势 E=4.5V、 内阻 r=0.50Ω 的直流电源。现把一个质量 m=‎0.04kg 的导体棒 ab 放在金属导轨上，导体棒 所受摩擦力为零；若将磁场大小不变，方向改为垂直于导轨所在平面向上，导体棒恰好可 以静止在导轨上。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间 的电阻 R=2.5Ω，金属导轨的其它电阻不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取 ‎10m/s2。 已知 sin37º=0.60，cos37º=0.80，求：‎ ‎(1)通过导体棒的电流；‎ ‎(2)磁感应强度 B；‎ ‎(3)导体棒与轨道间的动摩擦因数。‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3)0.19‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由闭合电路欧姆定律可得 解得 ‎(2)对导体棒受力分析可得 解得 ‎(3)对导体棒受力分析可得：‎ 联立解得 ‎17.某航天员在一个半径为 R 的星球表面做了如下实验：①竖直固定测力计；将一物块直 接挂在弹簧测力计挂钩上，平衡时示数为 F1；②取一根细线穿过光滑的细直管，将此物块 拴在细线端，另端连在固定的测力计上，手握直管抡动物块，使它在水平面内做圆周运动， 停止抡动细直管并保持细直管竖直，物块继续在一水平面绕圆心做周期为 T 的匀速圆周运 动，如图所示，此时测力计的示数为 F2。已知细直管下端和砝码之间的细线长度为 L ‎，万有引力常量为 G，求：‎ ‎(1)该星球表面重力加速度 g 的大小； ‎ ‎(2)该星球的质量；‎ ‎(3)在距该星球表面 h 高处做匀速圆周运动卫星的线速度大小。‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)设小物块的质量为，由于物块在做圆周运动，故：‎ 又 联立可得 ‎(2)在星球表面 解得 ‎(3)万有引力提供向心力，可得：‎ 解得 ‎18.如图，质量m=‎1kg的足够长木板B静止于光滑水平地面上，在其右侧地面上固定一 竖直挡板，质量M =‎5kg的物块 A 停在B的左端，质量为m0 = ‎2 kg的小球P用长为l=‎0.45m的轻绳悬挂在固定点O，绳能承受的最大拉力是小球P重力的5.5倍。现将小球P及轻绳拉直至水平位置后由静止释放，小球P在最低点与A发生正碰，碰撞时间极短，碰后小球P反弹瞬间绳刚好被拉断。已知A、B间的动摩擦因数μ = 0.1，木板B与挡板发生弹性碰撞，且B与挡板碰撞前已与A共速，物块与小球均可视为质点，不计空气阻力，取 g=‎10 m/s2。 求：‎ ‎(1)小球P与A撞后瞬间，A的速度；‎ ‎(2)在木板B与挡板第一次碰撞前，A相对B滑动的位移；‎ ‎(3)在A、B运动的整个过程中，B向左运动的总路程。‎ ‎【答案】(1)，方向水中向右；(2)；(3)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)小球碰撞结束后获得的速度为，在最低点由向心力公式可得：‎ 解得 小球摆到最低点的速度为 代入数据解得碰前的速度为 ‎，方向水中向右 在小球与碰撞瞬间动量守恒，以水平向右为正方向，则 代入数值可以得到物块A的速度：，方向水中向右； ‎ ‎(2)由题可知，木板B与挡板发生碰撞前，A与B已经共速，设速度为 以A、B为系统，以水平向右为正方向，根据动量守恒：‎ 代入数据可以得到：，方向水平向右 设第一碰撞前，A、B相对位移为L，则根据能量守恒可以得到：‎ 代入数值可以得到：‎ ‎(3)由题可知木板B与挡板发生弹性碰撞，则碰后木板B以原速率反弹，而A仍以原速度前进，即A减速前进，木板B先向右减速然后向左加速，当再次A共速后与挡板再次发生碰撞，接着再次重复上述过程，直到最终二者动停止 由上面分析可知：第一次碰撞：‎ ‎，‎ 反弹之后再次共速：‎ 则：‎ 第二次碰撞，反弹、共速 则 第三次碰撞，反弹、共速：‎ 则 每次与挡板碰撞之后，木板B都是先向左做减速运动到零之后，再反向向右加速。‎ 只研究木板B向左减速过程，只有A对B的摩擦力做负功，设木板B向左减速运动的总路程为s，则根据动能定理可以得到：‎ 根据数学等比数列知识可以得到：。‎